CaO固氟焙烧——盐酸浸出回收稀土钙热还原渣中稀土试验研究

采用氧化钙固氟焙烧—盐酸浸出法回收稀土钙热还原渣(还原渣)中的稀土和氟化钙,研究了氧化钙焙烧过程还原渣的转型机理、浸出过程的热力学和不同条件下稀土的浸出规律。热力学分析表明:升高温度能够促进氧化钙和氟化稀土反应生成氧化稀土和氟化钙;CaF_(2)的存在会抑制稀土元素的浸出,而高浓度的Ca^(2+)减少了F-溶出、促进稀土浸出。浸出试验结果表明:在一定范围内提高浸出温度、浸出时间、盐酸浓度、液固比均能促进稀土的溶出。适宜条件为:焙烧温度800℃、焙烧时间1.5 h、氧化钙与还原渣质量比为1∶1、球团直径10 mm、焙烧渣磨矿时间3min、浸出温度40℃、浸出时间1.5 h、盐酸浓度4 mol/L、液固比10∶1 m L/g。在上述适宜条件下,稀土浸出率达到95.44%;浸出渣CaF_(2)品位为97.02%,回收率为97.88%,实现了还原渣的高效综合利用。

掺杂氧化钇和富镧钐渣对连铸水口MgO-C耐火材料性能的影响

本研究分别考察了氧化钇(Y_(2)O_(3) )和富镧钐渣掺杂量对MgO-C耐火材料微观结构、烧结性能、力学性能和抗稀土钢侵蚀性能的影响。结果表明,Y_(2)O_(3) 和富镧钐渣通过与SiO_(2)和Al_(2)O_(3)反应而生成稀土硅酸盐和稀土铝酸盐,促进材料烧结,提高材料致密性。随着Y_(2)O_(3) 和富镧钐渣掺杂量增大,MgO-C耐火材料的体积密度、抗折强度和耐压强度均先增大后减小,而显气孔率的变化趋势相反。当Y_(2)O_(3) 和富镧钐渣的掺杂量分别为0.5%时,MgO-C耐火材料的体积密度分别为2.87 g/cm^(3)和2.85 g/cm^(3),显气孔率分别为9.6%和10.2%,抗折强度分别为7.6 MPa和6.8 MPa,抗压强度分别为46.4 MPa和41.2 MPa,致密性和常温力学性能提高的幅度最大,抗Ce基稀土钢侵蚀性能相比未掺杂稀土氧化物的试样分别提高了7.6%和10.2%。

微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定稀土合金渣中主要稀土氧化物

提出了微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)同时测定稀土合金渣中氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐和氧化镝等主要稀土氧化物的分析方法。考察4种不同的消解试剂体系,优化了消解参数并选择了合适的分析线。结果表明,在以下条件下样品的消解效果最好:以HNO3-HCl-HF-H2O2(V(HNO3)∶V(HCl)∶V(HF)∶V(H2O2)=4∶2∶2∶1)作为消解试剂,采用四段升温的消解程序,设定的最低温度为160℃,最低压力为1.5MPa,最高温度为225℃,最高压力为3.5MPa,每段的最大温差不超过25℃,最大压差不超过1MPa。在选定的仪器参数下,以408.671,413.765,390.843,401.255,359.260,353.171nm波长的谱线分别作为La,Ce,Pr,Nd,Sm,Dy的分析线,用稀土氧化物绘制校准曲线,ICP-AES法测定消解液中上述氧化物。测定结果的相对标准偏差在0.44%～0.98%范围,加标回收率在94%～106%之间。

含钛和稀土高炉渣光催化降解活性艳红X—3B

实验制备了含钛高炉渣/稀土渣复合光催化剂,负载于玻璃表面,通过对水溶液中活性艳红X-3B的降解实验,研究了含钛高炉渣/稀土渣复合光催化剂的光催化效果,评价了含钛高炉渣/稀土渣复合光催化剂性能与溶液的pH值、不同光源、空气流量及热处理温度的影响关系,并与纯TiO_2光催化剂进行了对比实验。结果表明:经600℃处理的催化剂具有最好的光催化性,酸性条件、适当空气通入量、提高紫外光强度均有助于染料的降解。

复杂稀有金属矿综合利用新工艺

研究一种从复杂稀有金属矿中综合回收稀土、铌、钛的新工艺。按6∶5的酸矿质量比添加浓硫酸混匀后在400℃酸化,酸化渣浸出后,浸出液按1∶1的体积比加水在100℃水解60min得到水解沉淀,浸出渣采用强磁选分离得到磁性物及非磁性物。将水解沉淀与磁性物混匀在1 800℃还原熔炼,获得Nb2O5含量22.38%、铁品位52.32%的铌铁合金和TiO2含量35.12%的钛渣,铌、钛回收率分别为66.89%和50.38%。水解液在通入空气的条件下用氨水调节至pH=3进行固液分离,按理论量1.2倍添加草酸沉淀稀土,最后将该稀土沉淀在950℃煅烧60min,可得到REO含量92.4%的稀土氧化物,稀土总回收率71.32%。

稀土氧化物及炉渣添加剂对金属基陶瓷内衬组织的影响

在纯铝热剂(Al+Fe2O3)的基础上,研究了稀土氧化物、炉渣添加剂对金属基陶瓷内衬微观组织及结构的影响。实验结果表明,加入5%的炉渣不改变陶瓷层的组织组成,稀土氧化物的添加能够促进Al2O3的枝晶化和组织细化,有利于提高陶瓷层的致密度。

电渣冶金熔炼Fe-Cr-Al高温合金抑制镧、铈稀土氧化的研究

依据炉渣结构的分子和离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO-CaF_2-Ce_2O_3-La_2O_3八元渣系的活度计算模型.研究了不同温度下稀土氧化物活度之比值与稀土活度的关系.分析了在2023K下,炉渣中w(FeO)、w(MgO)、碱度对氧化亚铁、镧铈稀土氧化物活度的影响,探究防止稀土元素被氧化的热力学条件.通过计算得出,适当地降低w(FeO)、增加w(MgO)可以抑制镧铈稀土被氧化,而总体来看碱度对抑制稀土的氧化影响较小.

稀土氧化物渣对铸造铁液净处理的实验研究

大量研究表明,稀土对石墨形貌、脱硫、去气、提高铁液纯净度以及减少或消除低熔点杂质(如砷、铅、铋等)的有害作用具有明显的效果。使用稀土或稀土合金处理铁液固然不错,但成本较高。故直接用廉价的稀土氧化渣对铁液进行净化处理,对节能降耗具有较大的实际意义。我国是稀土资源大国,稀土氧化渣是高炉冶炼富含稀土矿时排除的沪渣。国务院稀土办公室提出,在“八五”期间,我国的铸件稀土处理量要力争达到220万吨以上。

稀土熔盐渣钙化焙烧酸浸及动力学研究

针对目前从稀土熔盐电解渣中回收稀土效率低的问题,提出CaO焙烧转型-盐酸浸出法回收稀土。该方法系统考察了焙烧温度、焙烧时间、CaO添加量,以及HCl浓度、浸出时间、液固比、浸出温度等对渣中稀土提取效果的影响,并对焙烧过程进行动力学研究。结果表明,在焙烧温度700℃,焙烧时间3 h,CaO与稀土熔盐电解渣质量比0.9∶1,盐酸浓度5 mol·L^(-1),浸出时间1.5 h,液固比15∶1,浸出温度50℃,浸出时间1.5 h的条件下,稀土浸出率达到99.03%。焙烧反应过程受化学反应控制,反应表观活化能E_(a)为65.46 kJ·mol^(-1),动力学方程为1-(1-x)^(1/3)=exp(5.31068-7874.03289/T)。

含氧化镧精炼渣的热力学分析及性能优化

针对含La稀土钢精炼渣的优化问题,采用分子-离子共存理论计算碱度、钙铝比(C/A)、MgO含量、MnO含量、FeO含量以及La_(2)O_(3)含量对La_(2)O_(3)活度、传氧量及硫容量的影响,并采用正交试验法确定最合适的精炼渣配比,从矿相结构、熔点等方面分析优化后的精炼渣性能。研究得出,随着碱度、C/A、MnO含量、La_(2)O_(3)含量的增加,La_(2)O_(3)活度增加;随着FeO含量的增加,La_(2)O_(3)活度减小;MgO含量对La_(2)O_(3)活度影响不大。FeO和MgO的含量对传氧量的影响较大,两者会明显增加传氧量,而碱度、C/A以及La_(2)O_(3)含量的增加则会降低传氧量。碱度以及C/A的增大会增加熔渣硫容量,MnO、MgO、FeO的增加则会降低硫容量。当熔渣碱度为8、C/A=1.8、w(FeO)=0.4%、w(La_(2)O_(3))=12%、w(MgO)=3%、w(MnO)=0.6%时,La_(2)O_(3)的活度为0.003 1,传氧量为2.83×10^(-6),硫容量为0.635 4,此时La_(2)O_(3)活度和硫容量相对较大,传氧量相对较小,为最优配比。优化后熔渣的矿相主要以3CaO·Al_(2)O_(3)、2CaO·SiO_(2)、MgO以及含La_(2)O_(3)矿相为主,熔化温度为1 338℃,因此在冶炼温度下能够很好地化渣,满足精炼要求,为稀土钢冶炼技术提供理论基础。

CeO_(2)含量对CaO-Al_(2)O_(3)精炼渣熔化性能的影响

精炼渣中加入稀土氧化物,具有吸附Al_(2)O_(3)夹杂物、提高精炼工艺的脱氧率和减小夹杂物尺寸的作用,但是CeO_(2)含量对炉渣熔化性能的影响机制仍不明确。采用XRD和扫描电镜等分析测试手段对CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)炉渣微观结构进行了表征,随着炉渣中Ce O_(2)含量增高,12CaO·7Al_(2)O_(3),CaO·Al_(2)O_(3)以及3Ca O·Al_(2)O_(3)含量减少,2CaO·Ce_(2)O_(3)·Al_(2)O_(3)含量增加。采用热分析仪对炉渣熔化温度进行了测量,发现随着CeO_(2)含量的增加,炉渣熔化温度先下降后增加,吸热峰面积呈现整体减小趋势,由200.65 J·g^(-1)下降到57.36 J·g^(-1),表明炉渣的低熔点矿相结构比例生成趋势降低,生成量减少。采用质量作用浓度模型,研究炉渣中加入CeO_(2)后组元活度的变化规律;结果表明:随着CeO_(2)加入量的增加,CaO活度先增加后减少,Al_(2)O_(3)和铝酸钙类化合物(xCaO·y Al_(2)O_(3))的活度逐渐减少,Ce_(y)O_(x)和稀土复合化合物(xCaO·yCe_(2)O_(3)·z Al_(2)O_(3))活度逐渐增加。采用BP神经网络建立炉渣成分活度与熔化温度之间的回归模型,采用组元活度预测炉渣的熔化温度,模型拟合精度较高,并以MIV算法为基础,评价了各组元对熔化温度的累计贡献率,为炉渣的优化提供了理论基础。

选择性氧化-渣金熔分法回收稀土储氢合金冶炼废渣

对于AB5型稀土储氢合金冶炼废渣粉,采用H2/H2O选择性氧化-渣金熔分法回收Ni-Co合金和稀土氧化物渣。废渣粉在900℃温度下,H2/H2O气氛中进行选择性氧化处理,使其中RE、Al、Mn等活性金属元素转化为氧化态,而相对惰性的元素Ni、Co为单质态。选择性氧化处理后的物料中配加SiO2、Al2O3等造渣剂,在1 550℃温度下渣金熔分,得到Ni-Co合金和REO-SiO2-Al2O3-MnO熔渣。回收的Ni-Co合金纯度高,可作为基础原料用于熔炼AB5型稀土储氢合金;稀土氧化物熔渣可提取稀土氧化物,具有再利用价值。

直接还原-渣金熔分法回收稀土储氢合金冶炼废渣

对于AB5型稀土储氢合金冶炼废渣粉,采用直接还原-渣金熔分法回收Fe-Ni-Co合金和稀土氧化物渣。将废渣粉以一定比例配加到铁精矿粉中,在反应罐直接还原过程中,物料中氧化铁还原为单质态,Ni、Co保持单质态,RE、Al、Mn等活性金属元素转化为氧化态,得到的含Ni、Co的海绵铁渣金熔分,其中单质态的元素形成Fe-Ni-Co合金,稀土氧化物与铁精矿中的脉石形成REO-SiO2-Al2O3-MnO2渣。Ni和Co的回收率达到99%以上。Fe-Ni-Co合金可作为冶炼特种钢的原料;渣中稀土氧化物含量达48.27%,具有很高的再利用价值。